В последние годы применение технологии сетевых карт RDMA вызвало вихрь на мировом рынке Ethernet-коммуникаций. В частности, некоторые интернет-гиганты, такие как Ali, Tencent, Inspur, Supermicro, Lenovo и другие, развернули большое количествоRDMA сетевые карты на своих серверах. В 2019 году, согласно официальным данным, ежедневный оборот Tmall на Double 11 достиг 268,4 млрд юаней, пиковая скорость обновления заказов достигла 544 000 транзакций в секунду, а объем обработки данных за один день - 970 ПБ. Это шокирующее значение появилось еще раз. Применение сетевой карты RDMA вывело эту тему на первое место.

Однако многие пользователи отмечают, что взгляд на эти данные очень впечатляет, но как сетевая карта RDMA используется в реальной среде - непонятно. На самом деле, реальное применение сетевых карт RDMA не так загадочно, как все думают. Появление сетевых карт RDMA на самом деле призвано решить проблему задержки обработки данных на стороне сервера. Другими словами, задача сетевой карты RDMA - снизить нагрузку на центральный процессор. Улучшение пропускной способности сети и уменьшение задержки в сети.

1 О RDMA

RDMA (Thel name: Remote Direct Memory Access), что означает удаленный прямой доступ к памяти, - это протокол сетевого взаимодействия, который впервые был применен в области высокопроизводительных вычислений и постепенно стал популярен в центрах обработки данных. RDMA позволяет пользовательским программам обходить ядро операционной системы (CPU) и напрямую взаимодействовать с сетевой картой для обмена данными по сети, обеспечивая тем самым высокую пропускную способность и крайне малую задержку. Таким образом, принцип работы сетевой карты RDMA заключается в том, что по сравнению с традиционной сетевой картой TCP/CP, сетевая карта RDMA исключает участие ядра (CPU), а все данные передаются напрямую от приложения к сетевой карте.

2 Три сетевых протокола RDMA

В настоящее время RDMA, как правило, имеет три вариантасетевые протоколы: Infiniband, RoCE и iWARP

1. Infiniband - это сетевой протокол, специально разработанный для RDMA, который может обеспечить надежность передачи данных на аппаратном уровне. Хотя технические спецификации и стандарты InfiniBand были официально опубликованы в 2000 году, архитектура InfiniBand (IBA) стала широко использоваться на кластерных суперкомпьютерах после 2005 года. Основная причина медленного развития заключается в том, что Infiniband требует собственного специализированного оборудования от L2 до L4. Стоимость предприятия очень высока. Сейчас основным производителем сетей InfiniBand является компания Mellanox.

2. RoCE - это сетевой протокол, который позволяет реализовать RDMA в Ethernet. Его можно разделить на RoCE v1 и RoCE v2. Многие пользователи считают, что сама архитектура RoCE заимствована из InfiniBand, поскольку нижний сетевой заголовок RoCE - это заголовок Ethernet, а верхний сетевой заголовок - это заголовок InfiniBand. Это недорогая сеть InfiniBand, запущенная компанией Mellanox (поддерживающая RoCE v1) для удовлетворения рыночного спроса.

Сети RoCE требуют использования Ethernet без потерь для достижения низких задержек, а это значит, что коммутаторы Ethernet, интегрированные в сеть, должны поддерживать механизмы мостового соединения центров обработки данных (DCB) и приоритетного управления потоками (PFC) для поддержания трафика без потерь. Однако сложность Ethernet без потерь заключается в том, что настройка в современной корпоративной среде - сложный процесс, а масштабируемость будет сильно ограничена, но это не проблема для компаний с большими финансовыми ресурсами. Во-вторых, RoCE может напрямую использовать сетевую карту для стоечных серверов или хостов.

3. iWARP - это сетевой протокол, который позволяет выполнять RDMA на TCP. Его преимущество в том, что он может работать в современной стандартной сети TCP/IP. RDMA можно использовать только при покупке сетевой карты, поддерживающей iWARP. Для тех, у кого финансовый бюджет немного меньше Он особенно подходит для предприятий. Но его недостаток в том, что по производительности он немного уступает RoCE. В конце концов, вы получаете то, за что платите. Этот принцип действует с древних времен.

3, как выбрать марку сетевой карты RDMA

Как говорится, покупай все подряд, то же самое относится и к выбору бренда сетевой карты RDMA. Если взглянуть на мировой рынок, то в настоящее время существует три основных бренда производителей сетевых карт RDMA, а именно Marvell, intel и Mellanox. Среди них Marvell - это приобретенный бренд Qlogic, а Mellanox - приобретенный NVIDIA.

Как мы выбираем производителей сетевых карт RDMA? Прежде всего, мы знаем, что сеть Infiniband компании Mellanox является лучшим представителем производительности сетевых карт RDMA. Она может обеспечить надежность от аппаратной передачи данных, но требует, чтобы вся экологическая среда была оснащена выделенным оборудованием. Хотя в настоящее время выпущены сетевые карты RDMA с поддержкой Ethernet, эта сетевая карта RDMA поддерживает только RoCE v1, что требует наличия механизма приоритетного управления потоком (PFC) на коммутаторе, который является дорогостоящим. В связи с этим большинство компаний, работающих с центрами обработки данных, исключают эту возможность.

Остались только RoCE v2 и iWARP. Intel - американская компания, занимающаяся в основном процессорами. Производительность RDMA (протоколы RoCE v2 и iWARP) уже поддерживается в Ethernet-контроллерах 800-й серии. RoCE v2 - это обновленная версия RoCE v1. Самым большим улучшением является поддержка IP-маршрутизации. Главная особенность протокола iWARP заключается в том, что он может работать в любой IP-сети и больше не ограничивает совместимость сопутствующего оборудования. С этой точки зрения сетевая карта Intel и Mellanox, Intel RDMA, является более экологически совместимой и экономически эффективной.

Marvell, как мы уже говорили, - это приобретенный бренд Qlogic. Бренд Qlogic имеет абсолютное право выступать на рынке Fibre Channel. Многие корпоративные заказчики по всему миру используют решения QLogic. Что касается RDMA, то Qlogic и Intel одинаково привержены RoCE и Intel. В iWARP нет никаких предрассудков. Клиенты могут использовать оба протокола RoCE и iWARP на одном адаптере, но компания Marvell объявила о прекращении выпуска сетевого контроллера Ethernet в следующем году. Это очень прискорбная новость.

4. Китайские компании самостоятельно исследуют и разрабатывают производителей сетевых карт RDMA

Помимо трех вышеперечисленных гигантов, существует еще множествоСетевая карта RDMA производители с сильным потенциалом независимых исследований и разработок в Китае, такие как Shenzhen Lianrui Electronics Co, Ltd. В 2019 году компания Shenzhen Lianrui Electronics Co, Ltd. (далее: LR-LINK Lianrui) заключила стратегическое партнерство с компанией Marvell. Опираясь на сильные стороны Qlogic в области Fibre Channel, она создала сетевую карту RDMA исключительно для серверной области. Основными продуктами являются двух/четырехпортовые 10-гигабитные сетевые карты (модели:LRES1004PF-2SFP+, LRES1005PF-4SFP+), сетевые карты для серверов 25 Гбит/с, 10-гигабитные и 25-гигабитные сетевые карты.Сетевые карты OCP 3.0, и т.д. Поскольку сетевые контроллеры Marvell Ethernet будут сняты с производства в следующем году, в настоящее время LR-LINK Lianrui может заказать существующую сетевую карту Marvell (с функцией RDMA) для постоянных клиентов.

Кроме того, после июня 2020 года компания LR-LINK Lianrui начала самостоятельную разработку адаптера Ethernet-карты на базе Intel 800-й серии. Продукты, которые обычно продаются, это 100G двойной оптический порт сервера сетевые карты, 100G один оптический порт сервера сетевые карты, 25G двойной оптический порт сервера сетевые карты; в настоящее время на рынке в конце исследования 25G четыре оптических порта сервера сетевые карты, 25G двойной оптический порт OCP3.0 сетевая карта и 100G двойной порт OCP 3.0 сетевая карта и т.д., все имеют низкую задержку и высокую пропускную способность сети с точки зрения производительности Он также имеет отличные характеристики, такие как большой объем, экономия накладных расходов процессора, и поддерживает функцию RDMA.

В будущем, в условиях стремительно растущего спроса на обработку данных в центрах обработки данных на предприятиях, LR-LINK продолжит использовать свои отраслевые преимущества, внедрять инновации и разрабатывать новые сетевые карты с высокой производительностью, высокой пропускной способностью, низкой задержкой и другими характеристиками, и всегда будет стремиться предоставить клиентам по всему миру отличные решения для профессиональных сетевых карт.